Snowflake 算法的思想分析

snowflake 算法，是 twitter 开源的分布式 id ⽣成算法。

其核⼼思想就是：

使⽤⼀个 64 bit 的 long 型的数字作为全局唯⼀ id，这 64 个 bit 中，其中 1 个bit 是不⽤的，然后⽤其中的 41 bit 作为毫秒数，⽤ 10 bit 作为⼯作机器 id，12 bit 作为序列号。

给⼤家举个例⼦吧，⽐如下⾯那个 64 bit 的 long 型数字，⼤家看看

  

上⾯第⼀个部分，是 1 个 bit：0，这个是⽆意义的

上⾯第⼆个部分是 41 个 bit：表示的是时间戳

上⾯第三个部分是 5 个 bit：表示的是机房 id，10001

上⾯第四个部分是 5 个 bit：表示的是机器 id，1 1001

上⾯第五个部分是 12 个 bit：表示的序号，就是某个机房某台机器上这⼀毫秒内同时⽣成的 id的序号，0000 00000000

1 bit：是不⽤的，为啥呢？

因为⼆进制⾥第⼀个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们⽣成的 id 都是正数，所以第⼀个 bit 统⼀都是 0

41 bit：表示的是时间戳，单位是毫秒。41 bit 可以表示的数字多达 2^41 - 1，也就是可以标识 2 ^ 41 - 1 个毫秒值，换算成年就是表示 69 年的时间。

10 bit：记录⼯作机器id，代表的是这个服务最多可以部署在2^10台机器上，也就是1024台机器。

但是10 bit⾥5个bit代表机房id，5个bit代表机器id。意思就是最多代表2 ^ 5个机房（32个机房），每个机房⾥可以代表2 ^ 5个机器（32台机器）。

12 bit：这个是⽤来记录同⼀个毫秒内产⽣的不同id。12 bit可以代表的最⼤正整数是2 ^ 12 - 1 = 4096，也就是说可以⽤这个12bit代表的数字来区分同⼀个毫秒内的4096个不同的id 

简单来说，你的某个服务假设要⽣成⼀个全局唯⼀id，那么就可以发送⼀个请求给部署了snowflake算法的系统，由这个snowflake算法系统来⽣成唯⼀id。

这个snowflake算法系统⾸先肯定是知道⾃⼰所在的机房和机器的，⽐如机房id = 17，机器id =12。

接着snowflake算法系统接收到这个请求之后，⾸先就会⽤⼆进制位运算的⽅式⽣成⼀个64 bit的long型id，

64个bit中的第⼀个bit是⽆意义的。接着41个bit，就可以⽤当前时间戳（单位到毫秒），然后接着5个bit设置上这个机房id，还有5个bit设置上机器id。

最后再判断⼀下，当前这台机房的这台机器上这⼀毫秒内，这是第⼏个请求，给这次⽣成id的请求累加⼀个序号，作为最后的12个bit。

最终⼀个64个bit的id就出来了，类似于： 

这个算法可以保证说，⼀个机房的⼀台机器上，在同⼀毫秒内，⽣成了⼀个唯⼀的 id。可能⼀个毫秒内会⽣成多个 id，但是有最后 12 个 bit 的序号来区分开来。

下⾯我们简单看看这个 snowflake 算法的⼀个代码实现，这就是个示例，⼤家如果理解了这个、意思之后，以后可以⾃⼰尝试改造这个算法。

总之就是⽤⼀个 64bit 的数字中各个 bit 位来设置不同的标志位，区分每⼀个 id。 

 
public class IdWorker {
 
	//因为二进制里第一个 bit 为如果是 1，那么都是负数，但是我们生成的 id 都是正数，所以第一个 bit 统一都是 0。
 
	//机器ID  2进制5位  32位减掉1位 31个
	private long workerId;
	//机房ID 2进制5位  32位减掉1位 31个
	private long datacenterId;
	//代表一毫秒内生成的多个id的最新序号  12位 4096 -1 = 4095 个
	private long sequence;
	//设置一个时间初始值    2^41 - 1   差不多可以用69年
	private long twepoch = 1585644268888L;
	//5位的机器id
	private long workerIdBits = 5L;
	//5位的机房id
	private long datacenterIdBits = 5L;
	//每毫秒内产生的id数 2 的 12次方
	private long sequenceBits = 12L;
	// 这个是二进制运算，就是5 bit最多只能有31个数字，也就是说机器id最多只能是32以内
	private long maxWorkerId = -1L ^ (-1L